第一章 第二节 第2课时 正午太阳高度的变化和四季的更替-【金版新学案】2024-2025学年新教材高二地理选择性必修1同步课堂高效讲义教师用书word（湘教版2019）

第2课时　正午太阳高度的变化和四季的更替 课程标准 结合实例，说明地球运动的地理意义。 素养目标 1.结合相关图示分析，理解并掌握正午太阳高度的变化规律，学会正午太阳高度的计算方法(综合思维)。 2.根据日常观察，掌握正午太阳高度的年变化特点，分析其在生产、生活中的应用(地理实践力)。 3.结合生活实际，了解四季更替现象，掌握四季的划分及含义(区域认知)。 任务一　正午太阳高度的变化 1．太阳高度 (1)概念：太阳光线与地平面之间的夹角(即太阳在当地的仰角)，叫作太阳高度角，简称太阳高度。 (2)大小：在太阳直射点上，太阳高度为90°；在晨昏线(圈)上，太阳高度为0°。 (3)正午太阳高度：一天中太阳高度最大值出现在正午，称为正午太阳高度。 2．变化规律 (1)纬度变化：同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。 (2)季节变化 北半球节气 太阳直射点位置 达最大值的地区 达最小值的地区 夏至日 北回归线 北回归线及其以北各纬度 南半球各纬度 冬至日 南回归线 南回归线及其以南各纬度 北半球各纬度 二分日 赤道 赤道 南北两极点 [名师点睛]　正午太阳高度的大小 正午太阳高度是某地区一天中最大的太阳高度，但不一定是90°。一个区域正午太阳高度的大小与该地的纬度、所处的季节等因素有关。 【核心归纳】 1．正午太阳高度的变化规律 (1)正午太阳高度的季节变化规律 北回归线及其以北地区 一年有一次最大值(6月22日前后)，一次最小值(12月22日前后) 南回归线及其以南地区 一年有一次最大值(12月22日前后)，一次最小值(6月22日前后) 南、北回归线之间(除赤道外) 一年有两次最大值(太阳直射时最大)，一次最小值(南半球出现在6月22日前后、北半球出现在12月22日前后) 赤道地区 一年有两次最大值(春分、秋分)，两次最小值(夏至、冬至) 递变规律 来增去减(直射点向本地所在纬线移来，则正午太阳高度增大，移去则减小) 学生用书第15页 (2)正午太阳高度的年变化规律 南、北回归线之间 纬度越高，正午太阳高度变化幅度越大(由23.5°增大至47°)，赤道上为23.5°，回归线上为47° 回归线至极圈之间 各纬度正午太阳高度变化幅度相同(均为47°) 极圈以内地区 纬度越高，正午太阳高度变化幅度越小(由47°减小至23.5°)，极圈上为47°，极点上为23.5° (3)正午太阳高度的变化幅度 ①赤道地区和南、北两极地区的年正午太阳高度最大差值均为23.5°。 ②0°到南、北纬23.5°之间的地区(或热带地区)，年正午太阳高度最大差值从23.5°增大到47°。 ③南、北纬23.5°到南、北纬66.5°之间的地区(或南北温带)，年正午太阳高度最大差值均为47°。 ④南、北纬66.5°至极点之间的地区(或南北寒带)，年正午太阳高度最大差值从47°减小到23.5°。 2．正午太阳高度的应用 (1)确定地方时 当某地太阳高度达一天中的最大值时，此时日影最短，当地的地方时是12时。 (2)确定房屋的朝向 为了获得更充足的太阳光照，确定房屋的朝向与正午太阳所在位置有关。在北回归线以北地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；在南回归线以南地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。 (3)判断日影长短及方向 正午太阳高度越大，日影越短，正午太阳高度越小，日影越长，且日影方向背向太阳。 (4)确定当地的地理纬度 纬度差多少度，正午太阳高度就差多少度。根据某地某日(二分二至日)正午太阳高度，可判断该地区纬度大小。 (5)确定楼距、楼高 为了更好地保证各楼层都有良好的采光，楼与楼之间应当保持适当距离。以我国为例，见上图，南楼高度为h，该地冬至日正午太阳高度为H，则最小楼间距L＝h·cot H。 (6)太阳能热水器的倾角调整 为了更好地利用太阳能，应不断调整太阳能热水器与楼顶平面之间的倾角，使太阳光与受热板成直角。太阳能热水器的安装倾角＝两点纬度差(当地纬度和正午太阳直射点纬度的差值)。α＋h＝90°时效果最佳。如下图： 3．正午太阳高度的计算 正午太阳高度的计算公式：H＝90°－两点纬度差。 (“两点”是指所求地点与太阳直射点) 两点纬度差的计算遵循“同减异加”原则，即两点同在北(南)半球，则两点纬度“大数减小数”；两点分属南北不同半球，则两点纬度相加。如图所示： 学生用书第16页 当太阳直射B点(10°N)时，A点(40°N)正午太阳高度： H＝90°－AB纬度差＝90°－(40°－10°)＝60°。 C点(23.5°S)正午太阳高度： H＝90°－BC纬度和＝90°－(10°＋23.5°)＝56.5°。 注：在南(北)极圈有极昼现象出现时，南(北)极点的太阳高度无日变化，其太阳高度角的大小等于太阳直射点的纬度。 　　所谓采光权，通常是指房屋的所有人或使用人享有从室外取得适度光源的权利。依据相关规定，我国大城市南北向住宅建筑日照时长应满足冬至日≥1小时的标准。 问题1．(综合思维)为什么我国日照时间最低标准以冬至日为标准，而不是夏至日？ 提示：我国位于北半球，冬至日正午太阳高度最小，楼房的影子最长。以冬至日为最低标准，则其他时间日照时长均大于1小时。 问题2．(人地协调观)参照以上标准，建筑同样高度的南北楼房，北京和长沙哪个楼间距应更大，理由是什么？ 提示：北京。北京和长沙相比，北京纬度高，正午太阳高度小，因此楼房影子更长，为保证采光，北京楼房的楼间距应更大。 问题3．(区域认知)同样情况下，北京和长沙两市居民楼相比，冬至日正午时，哪个室内太阳光照面积更大？请说明理由。 提示：北京。由于北京纬度高，正午太阳高度小，因此冬至日正午时室内的太阳光照面积更大。 　　(2023·四川南充高二月考)下图示意地球上四个特殊纬度年内正午太阳高度变化及正午太阳方向(南北回归线度数取23°26′)。读图，完成1～2题。 1．①地位于(　　) A．赤道 B．北回归线 C．南极圈 D．南回归线 2．②地年内太阳高度角的变化幅度为(　　) A．23°26′ B．43°08′ C．46°52′ D．66°32′ 答案：1.A　2.C 解析：第1题，读图可知，①地一年中太阳高度角在60°～90°之间，且出现两次相同的太阳高度角，可以判断①地位于赤道地区，A正确。故选A。第2题，根据图示信息可知，②地一年中正午太阳方向永远位于正南，且最大正午太阳高度为90°，可知②地位于北回归线，则其一年中正午太阳高度角的变化幅度为46°52′(最大值为90°，最小值为太阳直射南回归线时)，C正确。所以选C。 　　(2024·河南郑州高二月考)图1是我国北方某小镇的太阳能路灯景观图。该镇中学课外实践小组对路灯的能源装置——太阳能集热板进行了长时间的观测研究，并提出了改进的设想。下表为该小组的观测记录简表(表中时间为北京时间)，图2为集热板倾角示意图。据此完成3～4题。 夏至日日出时间 4：43 夏至日日落时间 19：33 夏至日集热板倾角 16°34′ 秋分日集热板倾角 40° 3．该小镇的位置为(　　) A．114°E，36.5°N B．116°E，36.5°N C．118°E，40°N D．124°E，40°N 4．该小组拟设计一自动调控装置，通过电脑调控使集热板每天正午正对太阳，以获得更多的太阳辐射能。该集热板一年中调整的角度约为(南北回归线度数取23°26′)(　　) A．45° B．46°52′ C．23°26′ D．90° 答案：3.C　4.B 解析：第3题，根据表中的夏至日日出、日落时间可知该地夏至日的昼长约为14小时50分钟，据此计算可知该地正午的北京时间为12：08，即该地时间比北京时间晚8分钟，故当地经度为120°E－2°＝118°E；根据集热板的倾角与太阳高度角互余，可算出当地秋分日正午太阳高度，再根据秋分日太阳直射点和正午太阳高度计算公式，可以求出当地的纬度约为40°N。综上所述，C正确。故选C。第4题，根据集热板的倾角与正午太阳高度角互余可以推知，集热板一年中调整的角度就是该地区一年中太阳高度角的变化范围，南北回归线之外，一年中正午太阳高度角最大值和最小值的差值为46°52′，当地位于40°N，所以集热板一年中调整的角度约为46°52′，B正确。故选B。 学生用书第17页 任务二　四季的更替 1．四季的成因：一年中昼夜长短和正午太阳高度的季节变化。 2．四季的划分 (1)天文四季 夏季：一年中正午太阳高度最大、白昼最长的季节。 冬季：一年中正午太阳高度最小、白昼最短的季节。 春季和秋季：冬夏两季的过渡季节。 (2)气候四季：北温带国家把3、4、5月确定为春季，6、7、8月确定为夏季，9、10、11月确定为秋季，12月和次年1、2月确定为冬季。南半球与北半球的季节恰好相反。 【核心归纳】 1．四季更替的形成原因 2．季节变化的纬度差异 3．不同的四季划分方法 4．五带的划分 　　(2023·浙江金华期中)读五带分布图，完成1～2题。 1．下列地区四季变化最明显的是(　　) A．热带 B．北温带 C．北寒带 D．低纬度地区 学生用书第18页 2．热带地区(　　) A．无极昼极夜现象 B．无太阳直射现象 C．气温季节变化大 D．可以看到极光 答案：1.B　2.A 解析：第1题，热带地区终年正午太阳高度大，气温高，全年皆夏，四季变化不明显；位于南北两极地区的寒带终年正午太阳高度小，气温低，全年皆冬，四季变化不明显；只有南北温带，一年中冬、夏季正午太阳高度和昼夜长短变化大，气温变化大，因而季节更替最明显，故选B。第2题，热带地区无极昼极夜现象，有太阳直射现象；终年高温，气温季节变化小；纬度低，无法看到极光现象。故选A。 　　下图为我国北京、广州、武汉、哈尔滨四个城市的季节分配示意图。据此完成3～4题。 3．图示季节分配自上而下依次为(　　) A．北京、广州、武汉、哈尔滨 B．北京、武汉、哈尔滨、广州 C．广州、武汉、哈尔滨、北京 D．广州、北京、哈尔滨、武汉 4．下列关于季节更替的叙述，错误的是(　　) A．低纬度地区季节更替不明显 B．中纬度地区季节更替明显 C．高纬度地区季节更替明显 D．各纬度季节更替存在差异 答案：3.D　4.C 解析：第3题，根据图示信息可知，最上面的城市夏季很长、没有冬季，为纬度最低、热量条件最好的广州；第三个城市冬季漫长、夏季短促，为纬度最高的哈尔滨；第四个城市夏季较长、冬季较短，因此其纬度也较低，是武汉；第二个城市春秋季较短，冬季较长，故其为纬度比哈尔滨稍低的北京。故选D。第4题，高纬度地区全年正午太阳高度都较小，冬季漫长夏季短促，季节更替不明显，C错误，符合题意；低纬度地区全年正午太阳高度都较大，夏季漫长，季节更替不明显，A正确，不符合题意；中纬度地区的季节四季变化明显，不同纬度的季节更替存在差异，B、D正确，不符合题意。故选C。 课时测评4　正午太阳高度的变化和四季的更替 (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (时间：45分钟　满分：100分) (1—10小题，每小题5分，共50分) 　　读某日我国四城市正午太阳高度示意图，完成1～2题。 1．若四城市为深圳、南京、沈阳、三亚，则图中①②③④代表的城市分别为(　　) A．三亚、南京、沈阳、深圳 B．南京、沈阳、深圳、三亚 C．三亚、沈阳、南京、深圳 D．深圳、南京、沈阳、三亚 2．据图判断，此时我国最有可能处于二十四节气中的(　　) A．惊蛰 B．芒种 C．白露 D．大雪 答案：1.A　2.B 解析：第1题，结合所学知识，四个城市中，深圳、三亚可能被太阳直射，若太阳直射三亚，则另外三个城市正午时太阳均位于正南方；由图可知，①城市正午时太阳位于正北方，只有三亚符合；④城市被太阳直射，是深圳；南京的正午太阳高度大于沈阳，所以②为南京，③为沈阳。故图中①②③④代表的城市分别为三亚、南京、沈阳、深圳，A正确。故选A。第2题，据上题分析可知，太阳直射深圳(北回归线附近，时间接近6月22日)，芒种时间点在每年公历6月5日～7日之间，故此时最可能处于芒种，B正确；惊蛰大致在春分日前，白露在9月7～9日之间，大雪在冬季，与题干时间不符，排除A、C、D。故选B。 　　(2023·广东茂名高二期末)在某同学的交流群里，几位同学分别发来以下信息。据此完成3～4题。 甲：我们这儿还好啊，基本每天白天都差不多长，刚刚看到太阳从西偏南方落下去了。 乙：今天白天可真长啊，太阳都没有落山过。 丙：我们这里白天可真短，并且冷得要死！ 丁：哈哈！我这里温度挺舒服的啊，正所谓“自古逢秋悲寂寥，我言秋日胜春朝”。 3．四位同学所在地由南向北的排列顺序是(　　) A．甲乙丙丁 B．乙甲丁丙 C．丁丙甲乙 D．丙丁乙甲 4．四位同学所在地该日正午太阳高度最大的是(　　) A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 答案：3.B　4.A 解析：第3题，太阳从西偏南方落下说明太阳直射南半球，且每天白天都差不多长，故甲位于赤道附近；太阳都没有落山过，说明出现了极昼现象，故乙位于南极附近；丙、丁应为北半球，丙地“白天短，并且冷”，丙的纬度更高，比丁更偏北，B正确。故选B。第4题，此时太阳直射赤道至南回归线之间，甲位于赤道附近离直射点最近正午太阳高度角最大，A正确。故选A。 　　下图是120°E经线上不同纬度三地夏至日的正午太阳高度角。读图，回答5～6题。 5．三地的纬度从高到低的排序是(　　) A．①②③ B．①③② C．③②① D．③①② 6．此日昼长时间从短到长的排序是(　　) A．①②③ B．②①③ C．③②① D．③①② 答案：5.A　6.C 解析：第5题，根据图示可知，三地正午时的太阳方位均在南方，判断三地都位于太阳直射点的北部，则纬度越高，离直射点的距离越远，正午太阳高度越小。故选A。第6题，夏至日，太阳直射点位于北回归线上，则越往北昼长越长，结合上题分析可知，此日昼长时间从短到长的排序是③②①，故选C。 　　(2023·福建莆田高二月考)下图为郑州(34°N)某阳台外墙上壁挂式太阳能集热器示意图。据此完成7～8题。 7．为使太阳能集热器的效率达到最高，则该地冬至日正午集热器与外墙的夹角应约为(　　) A．23.5° B．32.5° C．57.5° D．56° 8．郑州正午太阳能集热器与外墙的夹角一年内的变化幅度约为(　　) A．0 B．23.5° C．34° D．47° 答案：7.B　8.D 解析：第7题，根据所学知识可知，当太阳光线和太阳能集热器相互垂直时，其集热效率最大。冬至日太阳直射南回归线，通过正午太阳高度计算公式可知该地正午太阳高度角＝90°－(34°＋23.5°)＝32.5°，为使太阳能集热效率达到最高，集热器与外墙的夹角应该与该地正午太阳高度相等，因此该地冬至日正午集热器与外墙的夹角应为32.5°，故选B。第8题，根据所学知识可知，太阳直射北回归线时，郑州正午太阳高度最大，为79.5°；直射南回归线时，郑州正午太阳高度最小，为32.5°，因此郑州正午太阳能集热器与外墙的夹角一年内的变化幅度约为47°，D正确。故选D。 　　二十四节气是我国劳动人民在生产实践中创造的文化遗产，下图为我国二十四节气示意图，相邻两个节气之间的天数大约为15天。读图，回答9～10题。 9．下列节气中，地球公转速度最慢的是(　　) A．清明 B．小暑 C．秋分 D．小寒 10．根据图示信息，如果将太阳直射点的运动视做匀速移动，与小满这天太阳直射点纬度相同的节气是(　　) A．谷雨 B．处暑 C．大暑 D．寒露 答案：9.B　10.C 解析：第9题，地球7月初到达远日点附近，公转速度最慢；夏至是6月22日前后，相邻节气之间差15天，夏至之后15天的节气是小暑，最接近远日点，地球公转速度最慢，B正确。故选B。第10题，以二分二至日为时间对称点的节气，太阳直射点的纬度相同。以夏至日为时间对称点，与小满这天对应的节气是大暑，太阳直射同一条纬线，太阳直射点纬度相同；以春秋分为时间对称点，与小满对应的节气为大寒，太阳直射南半球，纬度数相同，南北纬相反，C正确。故选C。 (11—14小题，每小题5分，共20分) 　　(2023·辽宁沈阳高二段考)我国某城市中学生结合观测资料，绘制出该地二至日正午太阳光线示意图，角α、β相差40°。据此完成11～12题。 11．该城市可能是(　　) A．海口 B．北京 C．南通 D．广州 12．该地正午太阳高度年变化幅度约为(　　) A．20° B．40° C．43.5° D．46.5° 答案：11.A　12.C 解析：第11题，正午太阳光线只能从正南或正北方向照射而来，该地二至日时，当太阳直射点位置在当地以北时，正午太阳方位在正北；当太阳直射点位置在当地以南时，正午太阳方位在正南；所以在夏至日时正午太阳在正北，在冬至日时正午太阳在正南，这说明该地位于赤道与北回归线之间，四个城市中只有海口符合条件，A正确。故选A。第12题，由于海口在热带范围内，年内正午有太阳直射现象，所以年内最大正午太阳高度为90°，太阳高度角在β时为夏至日，∠β＝90°－(23.5°－海口纬度)；太阳高度角在α时为冬至日，∠α＝90°－(23.5°＋海口纬度)；由∠β－∠α＝40°，可知海口纬度为20°N，所以冬至日正午太阳高度角∠α＝90°－(23.5°＋20°)＝46.5°，此时太阳高度为年内最小值，故该地正午太阳高度年变化幅度为90°－46.5°＝43.5°，C正确。故选C。 　　某房地产开发商计划分别在临汾(约36°N)和长沙(约28°N)开发楼盘。两地楼盘朝向、楼高、楼间距和户型结构相同，如下图所示。读图，完成13～14题。 13．冬季卧室采光条件最好的是(　　) A．临汾北卧室 B．长沙北卧室 C．临汾南卧室 D．长沙南卧室 14．上级部门对两地楼盘规划设计图(甲图)进行审批时，该设计在临汾没有通过，被要求修改。从甲图中可知最终修改的方案可能是(　　) A．降低南侧楼房的高度 B．缩小南北两侧楼间距 C．扩大东西两侧楼间距 D．降低北侧楼房的高度 答案：13.D　14.A 解析：第13题，在北半球地区，南面是阳面，采光条件好，排除A、B；长沙纬度比临汾低，冬至日正午太阳高度更大，楼房采光条件更好。排除C，故选D。第14题，临汾比长沙纬度高，冬至正午太阳高度更小影子更长，所以采取的措施是扩大南北两侧楼间距或降低南侧楼房高度，A正确，B、C、D错误。故选择A。 15．(16分)北京市某中学高二年级学生进行了测量正午太阳高度的实践活动。下表为学生观测数据，图1为二分二至日地球在公转轨道的位置示意图。阅读图文材料，回答下列问题。 　 日期 被测物体影长(厘米) 比值(被测物体长度/影长) 正午太阳高度/° 9月5日 40 1.5 56.3 9月17日 44.5 1.34 53.3 9月23日 50.1 1.19 50.0 9月29日 57.2 1.04 46.2 10月8日 61.4 0.98 44.2 10月18日 71.8 0.83 39.7 10月29日 80.3 0.74 36.6 11月11日 93.5 0.64 32.6 (1)读表归纳在测量时间段内该校正午太阳高度的变化规律，并简述原因。(4分) (2)说出图1中地球在A位置时全球正午太阳高度的分布规律，并用///在图1中画出这一天正午太阳高度达到一年中最大值的地区。(6分) (3)9月23日这天，老师希望正午的时候车不被晒到，请你用///在图2中画出理想车位的范围(不考虑教学楼宽度影响)，并说明理由。(6分) 答案：(1)正午太阳高度逐渐减小；太阳直射点向南移动。 (2)从北回归线向南北两侧递减。如下图： (3)正午时太阳位于正南，教学楼影子朝北，表中9月23日影长与被测物体比值为1.19，根据楼高12米可以计算出教学楼影长大致为10米左右，每个停车位宽度2.5米，图中停车位靠近教学楼一侧的四排共12个车位正午不被晒到。如下图： 16．(14分)(2023·江苏盐城高二期末)读某日光照示意图(图1，阴影表示夜半球，度数为经度，箭头表示地球公转方向)和太阳能热水器面板与地面夹角示意图(图2)，回答下列问题。 (1)此日乙地昼长为________小时，直射点坐标为________。(4分) (2)此时新、旧一天范围之比为________，甲、乙、丙、丁一年中正午太阳高度变化幅度最小的是________。(4分) (3)此日，正午太阳高度空间分布规律是__________________，盐城(约32°N)地区太阳能热水器面板与地面夹角约为________。(6分) 答案：(1) 12　 (120°E，0°)或(0°，120°E) (2) 2∶1　丁 (3) 由赤道向南北两侧递减　32° 学科网（北京）股份有限公司 $$